pyMSscreen：一种用于质谱分析工作流程中自动化质量控制和预筛选的交互式界面

《Journal of Cheminformatics》：pyMSscreen: an interactive interface for automated quality control and prescreening in mass spectrometry workflows

　　

摘要

在目标物、疑似物及非目标物筛查工作中，对质谱数据进行可靠的质量控制始终是一个重大难题。在非目标物分析中，可通过自动峰检测提取数千个特征，但这些特征大多需要人工验证，以排除由噪声、共洗脱、色谱行为不一致或统计优先级问题导致的错误信号。同样，疑似物筛查工作也需要有效的色谱和光谱质量控制，才能确保所标注特征的可靠性。然而，现有的质量控制方法往往分散在不同的供应商软件和自定义脚本中，这限制了工作的可重复性和扩展性。本文介绍了pyMSscreen这一统一框架，它能够在目标物、疑似物和非目标物质谱筛查工作中实现自动化且可重复的色谱质量控制。其后端利用RDKit和pyOpenMS进行化合物验证和光谱提取，而前端则提供基于网页的界面，用于系统地查看色谱图和质谱图。pyMSscreen的开发借鉴了早期基于R语言的Shinyscreen项目的经验，该项目表明，易于使用的图形用户界面能够大大简化液相色谱质谱数据的审查流程。不过，Shiny框架存在一些实际局限，比如部署困难，因此人们才着手开发一种更为灵活且现代化的解决方案。pyMSscreen采用模块化架构，既能处理SMILES格式的输入，也能处理仅包含m/z值的输入列表，从而支持目标物、疑似物和非目标物的筛查工作。统一的自动化质量控制指标可应用于各类工作流程中，以便在进一步分析之前评估峰形、信号强度、保留时间一致性以及背景噪声等情况。基于容器的部署方式则能确保在不同计算环境中都能实现一致的安装与运行。通过一个典型的非目标物数据集和疑似物筛查工作流程，展示了pyMSscreen的性能与适用性，其结果与现有方法相当，同时大幅减少了手动数据处理和审查的时间。总体而言，pyMSscreen为高分辨率质谱化学信息学工作流程中的色谱质量控制及数据整理提供了高效、透明且可重复的平台。相关代码以Artistic 2.0许可协议公开发布，地址为https://gitlab.com/uniluxembourg/lcsb/eci/pymsscreen。

科学贡献

pyMSscreen提供了一种统一的色谱质量控制框架，将自动化质量指标与质谱数据的交互式可视化检查相结合。其核心贡献在于，能够在同一方法体系中，对目标物、疑似物和非目标物筛查工作中的色谱峰质量及光谱对齐情况进行统一评估。这项工作在现有交互式质谱数据审查技术的基础上，构建了一种可扩展且可重复的特征级质量控制方法。

图形摘要

在目标物、疑似物及非目标物筛查工作中，对质谱数据进行可靠的质量控制始终是一个重大难题。在非目标物分析中，可通过自动峰检测提取数千个特征，但这些特征大多需要人工验证，以排除由噪声、共洗脱、色谱行为不一致或统计优先级问题导致的错误信号。同样，疑似物筛查工作也需要有效的色谱和光谱质量控制，才能确保所标注特征的可靠性。然而，现有的质量控制方法往往分散在不同的供应商软件和自定义脚本中，这限制了工作的可重复性和扩展性。本文介绍了pyMSscreen这一统一框架，它能够在目标物、疑似物和非目标物质谱筛查工作中实现自动化且可重复的色谱质量控制。其后端利用RDKit和pyOpenMS进行化合物验证和光谱提取，而前端则提供基于网页的界面，用于系统地查看色谱图和质谱图。pyMSscreen的开发借鉴了早期基于R语言的Shinyscreen项目的经验，该项目表明，易于使用的图形用户界面能够大大简化液相色谱质谱数据的审查流程。不过，Shiny框架存在一些实际局限，比如部署困难，因此人们才着手开发一种更为灵活且现代化的解决方案。pyMSscreen采用模块化架构，既能处理SMILES格式的输入，也能处理仅包含m/z值的输入列表，从而支持目标物、疑似物和非目标物的筛查工作。统一的自动化质量控制指标可应用于各类工作流程中，以便在进一步分析之前评估峰形、信号强度、保留时间一致性以及背景噪声等情况。基于容器的部署方式则能确保在不同计算环境中都能实现一致的安装与运行。通过一个典型的非目标物数据集和疑似物筛查工作流程，展示了pyMSscreen的性能与适用性，其结果与现有方法相当，同时大幅减少了手动数据处理和审查的时间。总体而言，pyMScreen为高分辨率质谱化学信息学工作流程中的色谱质量控制及数据整理提供了高效、透明且可重复的平台。相关代码以Artistic 2.0许可协议公开发布，地址为https://gitlab.com/uniluxembourg/lcsb/eci/pymsscreen。

科学贡献

pyMSscreen提供了一种统一的色谱质量控制框架，将自动化质量指标与质谱数据的交互式可视化检查相结合。其核心贡献在于，能够在同一方法体系中，对目标物、疑似物和非目标物筛查工作中的色谱峰质量及光谱对齐情况进行统一评估。这项工作在现有交互式质谱数据审查技术的基础上，构建了一种可扩展且可重复的特征级质量控制方法。

图形摘要